本发明专利技术涉及一种锡铜镍合金负极材料的制备方法及在电池领域的应用。其技术方案由电镀和真空处理步骤组成。镀液组成为：乙二铵四乙酸二钠５０－８５ｇ，酒石酸钾钠１０－５３ｇ，焦磷酸钾１００－２５０ｇ，硫酸镍１０－５５ｇ，锡酸钠１０－６０ｇ，蒸馏水７００－９００ｍＬ。在电流密度０．２－１．０Ａ／ｄｍ↑［２］区间电镀０．２－６０ｍｉｎ，制得包覆锡镍合金的铜膜电极。真空处理时将包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱，在真空度７６０－３８０ｍｍ汞柱下，于１００－１８０℃处理１－５ｈ，保温２４ｈ。冷却后制得锡铜镍合金负极材料。该材料具有优秀的放电性能和充放电循环稳定性，首次放电容量高达６００ｍＡｈ／↓［ｇ活性物资］以上，可用于锂离子电池、锂电池、聚合物锂离子电池，特别是薄膜型电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于电池的锡铜镍合金负极材料的制备方法。技术背景锂离子电池大多使用石墨化碳负极材料。这种材料放电的电压平台低，比容量为370mAh/g，导电性较好，具有充放电时无电压滞后效应等优点。然而，对于迅速发展的可移动电子设备对能源系统的要求来说，碳负极材料的充放电容量不能满足需求。在首次放电过程中生成的钝化(SEI)膜会造成初始放电的不可逆容量大，高温时更可能因保护层分解，导致电池失效或引起安全性问题[唐致远，吴菲，电源技术，2006，30(2)：155-161]。在这种情况下，人们不断寻找新型负极材料。其中，锡负极材料的研究得到了重视[Kepler K D，Vaughey J T，ThackerayM M，J Power Sources，1999，81-82：383-387；Li N.C.，Martin C.R.J.Electrochem.Soc，2001，148(2)，A164；Nazar L.F.，Goward G.，Leroux F.et al Internation.J.Inorgan.Materials，2001，(3)，191.；Read J.，FosterD.，Wolfenstine J.，et al.J.Power Sources.2001.96.277.]。用于锂离子电池，锡负极材料与电池电解液的相容性好、储锂容量大、材料的体积比容量高。不过，在充放电过程中，该材料也存在第一周期不可逆容量较大、容量衰减大、大电流放电性能不好等缺点。为此，已采用在锡中添加其他元素，通过制备合金等方法来改善性能[Wolfenstine J.，Campos S.，Foster D.，et al.J.PowerSources，2002，109：230-233.；Ehrlich G.M.，Durand C.，Chen X.，et al，J.Electrochem.Soc.，2000，147(3)：886-891.]。其中，锡镍合金的制备得到了重视。电沉积[Ke F.，Huang L.，Jiang H.，et al.Electrochem.Commun.，2007，(9)：228-232]、电化学掺杂方法[郑书发，史鹏飞，程新群，电源技术，2006，30(1)：24-27]、KBH4和H2还原法[董全峰，詹亚丁，金明钢等，电池，2005，35(1)：3-5]等被用于制备晶态和非晶态锡镍合1金。由于电镀法制备锡基合金具有制备-->条件控制容易，价格较低廉，所用原料有多种方案可供选择等优点，已经得到了重视。如，Mukaibo等[Mukaibo H.，Momma T.，Osaka T.，J.Power Sources，2005，146(1-2)：457-463]用电镀方法制备了SnNi合金负极材料[Dong Q.F.，Wu C.Z.，Jin M.G.，et al.Solid State Ionics，2004，167(1-2)：49-54]。Ke等[Ke F.，Huang L.，Jiang H.，et al.Electrochem.Communica.，2007，9：228-232]将组装在包覆镍的铜电极上的单分散聚苯乙烯球作为模版，在SnCl2 2H2O、NiCl26H2O、K4P2O7.3H2O、C4H4O6KNa.4H2O和甘氨酸的混合溶液中，于pH8.5的条件下电镀制备锡镍合金。他们的实验结果表明，制备的锡镍合金有536.1mAh/g的可逆容量。研究表明，锡镍合金的电化学性能得到了明显的改善。不过研究结果还是不尽如人意。这些锡基负极材料在充放电循环过程中仍然显现较大的体积膨胀率，容量衰减较大，特别是首次循环的不可逆容量大。为了改善锡基合金的循环性能，本专利技术采用电镀法进行制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备用于电池的薄膜型锡铜镍合金负极材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成。(1)电镀和电镀液的配制(重量体积比)乙二铵四乙酸二钠 50-85g酒石酸钾钠 10-53g焦磷酸钾 100-250g硫酸镍 10-55g锡酸钠 10-60g蒸馏水 700-900mL电镀时，先用浓氨水或用浓度在0.1mol/L-饱和溶液区间的氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠或醋酸钾溶液将镀液pH值调至9-12.5，然后，将铜膜置于温度在30-75℃温度区间任一温度的镀液中，在0.2-1.0A/dm2区间任一电流密度-->的阴极直流电下，电镀0.2-60分钟，制得包覆锡镍合金的铜膜电极。(2)真空处理将包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱中，在真空度760-380mm汞柱区间的任一真空度下，于100-180℃处理1-5h，保温24h。随炉温自然冷却至室温，制得锡铜镍合金负极材料。与其它专利技术方法相比，本专利技术的原料成本较低，原料来源广泛，制备过程简单，耗时少。该电极材料具有优秀的放电性能和充放电循环稳定性，首次放电容量高达600mAh/g活性物资以上，循环性能佳，可望应用于锂离子电池、锂电池、聚合物锂离子电池，特别是薄膜型(如厚度在0.1～1000μm)电池。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。实施例仅是对本专利技术的进一步补充和说明，而不是对专利技术的限制。实施例1采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成。(1)电镀和电镀液的配制(重量体积比)乙二铵四乙酸二钠 50g酒石酸钾钠 10g焦磷酸钾 100g硫酸镍 10g锡酸钠 10g蒸馏水 700mL用浓氨水将镀液的酸度调至pH9。将铜膜置于温度为30℃的镀液中，在0.2A/dm2的阴极直流电下电镀30分钟，制得包覆锡镍合金的铜膜电极。(2)真空处理将包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱中，在真空度760mm汞柱中于100℃处理5h，保温24h。随炉温自然冷却至室温，制得活化层厚度为1μm的锡铜镍合金负极材料。-->实施例2采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成。(1)电镀和电镀液的配制(重量体积比)乙二铵四乙酸二钠 85g酒石酸钾钠 53g焦磷酸钾 250g硫酸镍 55g锡酸钠 60g蒸馏水 800mL用浓度0.1mol/L的NaOH溶液将镀液的酸度调至pH12.5。将铜膜置于温度为75℃的镀液中，在1.0A/dm2的阴极直流电下，电镀0.2分钟，制得包覆锡镍合金的铜膜电极。(2)真空处理将包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱中，在真空度760mm汞柱中于180℃处理1h，保温24h。随炉温自然冷却至室温，制得活化层厚度为亚微米的锡铜镍合金负极材料。实施例3采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成。(1)电镀和电镀液的配制(重量体积比)乙二铵四乙酸二钠 65g酒石酸钾钠 35g焦磷酸钾 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池用锡铜镍合金负极材料的制备方法，其特征在于采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成；（１）电镀和电镀液配制（重量体积比）乙二铵四乙酸二钠５０－８５ｇ，酒石酸钾钠１０－５３ｇ，焦磷酸钾１００－２５０ｇ，硫酸镍１０－５ ５ｇ，锡酸钠１０－６０ｇ，蒸馏水７００－９００ｍＬ；将铜膜置于温度在３０－７５℃区间的电镀液中，于电流密度在０．２－１．０Ａ／ｄｍ２区间的阴极直流电下电镀０．２－６０分钟，制得包覆锡镍合金的铜膜电极；（２）真空处理将 包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱中，于１００－１８０℃处理１－５ｈ，保温２４ｈ，随炉温自然冷却至室温。
【技术特征摘要】
1.一种电池用锡铜镍合金负极材料的制备方法，其特征在于采用的技术方案由电镀步骤和真空处理步骤组成；(1)电镀和电镀液配制(重量体积比)乙二铵四乙酸二钠50-85g，酒石酸钾钠10-53g，焦磷酸钾100-250g，硫酸镍10-55g，锡酸钠10-60g，蒸馏水700-900mL；将铜膜置于温度在30-75℃区间的电镀液中，于电流密度在0.2-1.0A/dm2区间的阴极直流电下电镀0.2-60分钟，制得包覆锡镍合金的铜膜电极；(2)真空处理将包覆锡镍合金的铜膜电极置于真空干燥箱中，于100-180℃处理1-5h，保温24h，随炉温自然冷却至室温。2、根据权利要求1所述的锡铜镍合金负极材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：童庆松，黄熠，施继成，徐伟，生瑜，卢阳，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。